CC BY
102
УДК 54-438
ЭЛЕМЕНТ ЗДОРОВЬЯ - ЦИНК И ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЕ В РАЗЛИЧНЫХ КОМПОНЕНТАХ
Ткаченко А.В., Маковкина Д.В., Дробышева О.М.
МАОУ ВО Краснодарский муниципальный медицинский институт высшего сестринского образования, г. Краснодар, Российская Федерация
Аннотация. Исследована взаимосвязь биологической роли цинка в организме человека и в растениях. Цинк входит в состав более двухсот ферментов и гормонов в организме человека и около 30 ферментных систем в клетке растений. В работе использован блок методов, включающий извлечение цинка экстракционным методом из почвы, фотометрическом его определении в экстракте и метод атомно-абсорбционной спектрометрии. Изучено кумулирующее действие растений в условиях применения микроудобрений. Показаны эколого-алиментарные пути движения цинка. Установлено, что содержание цинка в почвах виноградников ниже, чем в фоновых образцах, что связано с кумулирующим действием растений, в связи, с чем необходимо применение цинковых микроудобрений для поддержания уровня содержания цинка. Ключевые слова: цинк, организм человека, растения, удобрения, определение.
Цинк - один из важнейших, если не самый важный микроэлемент в организме человека. Цинк входит в состав более двухсот ферментов и гормонов. Он участвует в основных жизненных процессах: кроветворения, обмене углеводов, жиров и белков, энергетических и редокс-процессах. Этот элемент обнаружен в гипофизе и половых железах, т.е. участвует в процессах размножения, роста и развития.
Взаимодействие цинка с инсулином приводит к стабилизации последнего, активизации его гипоглике-мического действия, к угнетению процесса энзимати-ческого разрушения инсулина в тканях. Цинк активизирует биосинтез витаминов С и В. Установлено его стимулирующее влияние на фагоцитарную активность лейкоцитов; он активизирует образование гемогло-бина[1-3].
Значение цинка в медицине определяется его активностью во многих биологических циклах. Он входит в состав карбоангидразы эритроцитов как специфический компонент; является неспецифическим компонентом и кофактором ряда дегидрогеназ, карбокси-пептидазы, щелочной фосфогазы, играющей важнейшую роль в минерализации костной ткани. Цинк участвует в синтезе РНК, стабилизируя ее структуру. Обмен цинка в костной ткани тесно связан с Са+2, Р+5, Fe+3, а также с микроэлементами, например, Си, Мо. Цинк угнетает активность железо- и медьсодержащих ферментов (цитохромоксидазы, каталаз, сукцинат, де-гидрогеназы), которые связаны с коллагенсинтетиче-ской активностью остеобластов.
Содержание цинка в организме человека составляет 2-3 г., в том числе в крови 0,8-0,9 г, а также в железах внутренней секреции, в мышцах, в печени. Суточная потребность в цинке равна 15-20 мг. Всасывание цинка обеспечивается при наличии фитиновой кислоты; в ее отсутствие цинк плохо усваивается организмом [4.5].
Недостаток цинка в организме (гипоцинкоз), вызываемый понижением суточной дозы, усугубляется при приеме алкоголя, хроническом гемолизе, гипогликемии. Дети с гипоцинкозом инстинктивно едят глину; это носит компенсаторный характер, так как глина уменьшает выведение цинка из организма [6].
Как недостаток, так и избыток цинка в организме приводит к заболеваниям: анемия, сахарный диабет, нефрит, цирроз печени и другие.
В настоящее время является доказанной роль цинка как необходимого элемента метаболизма растений. В растениях цинк активирует около 30 ферментных систем в клетке. Входит в состав активных центров ферментов ангидразы, дегидрогеназ, протеиназ и пепти-даз. Наряду с участием в дыхании, белковом, углеводном и нуклеиновом обменах, цинк регулирует рост растений, влияет на образование аминокислоты триптофана, повышает содержание фитогормонов, влияющих на накопление биомассы растений, - гибберелли-нов.
При недостатке его в почве у растений нарушается обмен белков и углеводов, расстраиваются функции окислительно-восстановительных ферментов, может снижаться содержание хлорофилла. Цинк необходим
—--—
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК
для нормального развития яйцеклетки и зародыша. Он повышает засухо-, жаро- и холодостойкость растений. Содержание цинка в растениях составляет в среднем 0,003% (по массе). Внесение цинка в качестве компонента микроудобрений, наряду с другими микроэлементами (медь, марганец и другие) увеличивает урожайность, повышает стойкость к болезням растений
[7].
Почва
Со
Нами поставлена задача изучить кумулирующее действие винограда в условиях применения микроудобрений для прогнозирования поступления жизненно важного элемента цинка в организм человека.
Количественное определение цинка включает химические, физико-химические и физические методы. Проведенный нами сравнительный анализ существующих методов с целью выявления их преимуществ и недостатков показал, что физические методы анализа -эмиссионный, спектральный, атомно-абсорбционный и радиоактивный имеют высокую чувствительность (до 10-8%), однако требуют применения сложного оборудования.
Химические методы - гравиметрические (осаждение неорганическими или органическими реагентами), титриметрические и редокс-методы значительно менее чувствительны и практически во всех случаях определению мешают ионы, сопутствующие цинку.
До сих пор в отечественном виноделии методами определения являются главным образом колорометрия или полярография (для цинка - ГОСТ 26934-86). Эти методы метрологически обеспечены, обладают точностными характеристиками.
В организм человека жизненно необходимый ему цинк поступает с водой и пищей, в частности, с продуктами растительного происхождения.
Пути попадания цинка в организм показаны на рисунке.
Природные воды
Однако, на наш взгляд, при сравнительном анализе физико-химических методов, применяемых для определения цинка, следует в качестве ориентира выбирать методы, регламентируемые международным научным сообществом. Согласно Постановлению комиссии ЕЭС № 2676/90 все методы определения тяжелых металлов основаны на атомно-абсорбционной спектрометрии.
Поэтому в работе использован блок методов, включающий извлечение цинка экстракционным методом из почвы (экстрагент - р-дикетон), фотометрическом его определении в экстракте в виде окрашенных соединений дитизона по классическому методу Г. Иванчева и атомно-абсорбционном определении цинка в вине. Полученные материалы обрабатывались с использованием методов вариационной статистики по Стью-денту.
Объектам исследования были почвы виноградников Мысхако Новороссийского района Краснодарского края, виноградный сок и вино «Каберне-Мысхако», изготовленное из винограда сорта «Ка-берне-Совиньон».
Полученные экспериментальные данные приведены в таблице 1.
Минеральные удобрения
Рис.1. Эколого-алиментарные пути движения цинка.
Таблица 1.
Содержание цинка в пробах почвы, мг/кг
№ пробы Почва виноградников Почва вне виноградников
с внесением микроудобрений без микроудобрений
1. 20,4 7,6 20,5
2. 16,5 6,9 27,3
3. 12,0 8,2 32,5
4. 15,8 10,3 21,7
Отбор проб производили на глубине 0-15 см. Сравниваются данные по содержанию цинка в почве виноградников, на которые не вносились цинкосодержащие микроудобрения, и почвы, на которые были внесены калийно-фосфатно-цинковые туки с дозой цинкового удобрения 0,5 кг/га.
Содержание цинка в почве вне виноградников (контроль) составляет 20-30 мг/кг (таблица). В почвах виноградников цинка значительно меньше: на участках, где применялись микроудобрения - от 12 до 20 мг/кг, а на участках без внесения этих удобрений - еще меньше, от 7 до 10 мг/кг. Это объясняется тем, что растения поглощают из почвы цинк, необходимый им для нормального функционирования. Данные эксперимента показывают, что внесенная доза удобрения (0,5 кг/га) недостаточна для компенсации естественной убыли цинка.
Можно высказать предположение о том, что отсутствие цинковых микроудобрений или недостаточное их количество может привести к снижению содержания цинка в винограде и, по пищевой цепочке недостаточное поступление этого жизненно необходимого элемента в организм человека. Дефицит цинка приводит к нарушению белкового и углеводного обмена, может вызвать анемию, диабет и другие заболевания.
По эколого-алиментарной цепочке цинк из ягод винограда попадает в вино. Следует отметить, что цинк относится к микроэлементам, необходимым для обмена веществ в растении винограда, а также входит в состав ферментов, участвующих в процессах брожения и созревания вина. Определенное методом атомно-абсорбционной хроматографии содержание цинка в вине «Каберне-Мысхако» и виноградном
соке составляет соответственно 1,7 мг/л и 2,05 мг/л, что является достаточно высоким показателем для этих продуктов.
Выводы:
1. Установлено, что содержание цинка в почвах виноградников ниже, чем в фоновых образцах, что связано с ку-мулирующим действием растений.
2. Применение цинковых микроудобрений необходимо для поддержания нормального метаболизма растений и достижения содержания цинка в продуктах растительного происхождения, необходимого для организма человека.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
[1] Физиологическая роль цинка и коррекция его содержания в организме: справочно-информационное издание для врачей (малая энциклопедия цинка). M., 2008. 26 с.
[2] Prasad A. S., Miale A. Jr., Farid Z. et al. Zinc metabolism in patients with the syndrome of iron deficiency anemia, hepatospleno-megaly, dwarfism and hypogonadism // J. Lab. Clin. Med. 1963, v. 61, pр. 537-549.
[3] Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия. M.: ВШ., 1989, 445 с.
[4] Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ. Рациональное питание. M., 2008, 40 с.
[5] Авцын А.П., Жаворонков A.A., Риш M.A., Строчкова Л.С. Mикроэлементозы человека. Этиология, классификация, органопатология Mоногрaфия. - M.: Mедицинa, 1991, 496 с.
[6] Интернет-ресурс https://yandex.ru/images/search?text=Дети
[7] Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия и аг-ропочвоведение M.: Колос, 2002, 584 с.
HEALTH ELEMENT-ZINC AND ITS DETERMINATION IN VARIOUS COMPONENTS
TkachenkoA.V., MakovkinaD.V., Drobysheva O.M.
Krasnodar municipal medical Institute of higher nursing education, Krasnodar, Russian Federation
Annotation. The relationship between the biological role of zinc in the human body and in plants has been studied. Zinc is a part of more than two hundred enzymes and hormones in the human body and about 30 enzyme systems in a plant cell. In this work, a block of methods was used, including the extraction of zinc by the extraction method from the soil, its photometric determination in the extract, and the method of atomic absorption spectrometry. The cumulative effect of plants under microfertilizer conditions was studied. Ecological-alimentary pathways of zinc movement are shown. It was found that the content of zinc in the vineyard soils is lower than in background samples, which is due to the cumulative effect of plants, in connection with which it is necessary to use zinc microfertilizers to maintain the level of zinc content. Key words: zinc, human organism, plants, fertilizers, determination.
REFERENCES
[1] Physiological role of zinc and correction of its content in the body: a reference and information publication for doctors (a small encyclopedia of zinc). M., 2008, 26 p.
[2] Prasad A. S., Miale A. Jr., Farid Z. et al. Zinc metabolism in patients with the syndrome of iron deficiency anemia, hepatospleno-megaly, dwarfism and hypogonadism // J. Lab. Clin. Med. 1963, v. 61, pp. 537-549.
[3] Kramarenko V.F. Toxicological chemistry. Moscow: HSch. -1989, 445 p.
[4] Norms of physiological needs in energy and nutrients for different groups of the population of the Russian Federation. M., 2008, 40 p.
[5] Avtsyn A.P, Zhavoronkov A.A, Rish M.A, Strochkova L.S. Human microelementosis. Etiology, classification, organopathology. Monograph. - Moscow: Medicine, 1991, 496 p.
[6] Internet resource https://yandex.ru/images/search?text=Children
[7] Yagodin B.A, Zhukov Yu.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry and agropacology. Moscow: Kolos, 2002, 584 p.
